DE102018214719B4

DE102018214719B4 - Method for checking and producing a glow plug having a ceramic heating element

Info

Publication number: DE102018214719B4
Application number: DE102018214719.1A
Authority: DE
Inventors: Ervin Bodor
Original assignee: Audi Hungaria Kft
Current assignee: Audi Hungaria Kft
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: DE102018214719A1

Abstract

Verfahren zum Überprüfen und Herstellen einer ein Keramikheizelement (12) aufweisenden Glühstiftkerze (10) für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, bei welchem vor einem Fertigstellen der Glühstiftkerze (10) an dem Keramikheizelement (12) oder einem Vorprodukt des Keramikheizelements (12) zur Rissprüfung eine Hochspannung angelegt und durch eine Messung der angelegten Hochspannung überwacht wird, ob ein Spannungsdurchschlag erfolgt, wobei das Keramikheizelement (12) aus einem Hauptkörper (22), welcher einen Außenleiter (26) aufweist, und einer Heizkappe (24), welche einen mit dem Außenleiter (26) verbindbaren Innenleiter (28) aufweist, hergestellt wird, wobei der Hauptkörper (22) der Rissprüfung unterzogen wird, bevor die Heizkappe (24) am Hauptkörper (22) angebracht wird.Method for checking and producing a glow plug (10) having a ceramic heating element (12) for an internal combustion engine of a motor vehicle, in which a high voltage for crack testing prior to completion of the glow plug (10) on the ceramic heating element (12) or a preliminary product of the ceramic heating element (12) is applied and monitored by measuring the high voltage applied to determine whether a voltage breakdown occurs, the ceramic heating element (12) comprising a main body (22) which has an outer conductor (26) and a heating cap (24) which connects one to the outer conductor ( 26) has connectable inner conductor (28), the main body (22) being subjected to the crack test before the heating cap (24) is attached to the main body (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen und Herstellen einer ein Keramikheizelement aufweisenden Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for checking and producing a glow plug having a ceramic heating element for an internal combustion engine of a motor vehicle.

Der beim kalten Dieselmotor in den Brennraum eingespritzte Dieselkraftstoff entzündet sich meist nicht von selbst. Glühkerzen werden üblicherweise als Kaltstarthilfe für Dieselmotoren verwendet. Bei Glühkerzen handelt es sich normalerweise um elektrische Heizelemente. Derartige Glühkerzen werden üblicherweise nur kurzzeitig beim Start des Verbrennungsmotors elektrisch beheizt.The diesel fuel injected into the combustion chamber when the diesel engine is cold usually does not ignite on its own. Glow plugs are usually used as a cold start aid for diesel engines. Glow plugs are usually electrical heating elements. Such glow plugs are usually only heated briefly when the internal combustion engine is started.

Glühstiftkerzen, auch Glühkerze oder Glühstift genannt, werden dafür in einem Brennraum des betreffenden Verbrennungsmotors eingesetzt, der in der Startphase vorgeheizt wird, üblicherweise als Bestandteil einer Vorglühanlage. Die Temperatur eines Heizelementes solcher Glühstiftkerzen erreicht bei Metall-Glühstiftkerzen circa 1000 Grad Celsius, bei Keramik-Glühstiftkerzen, bei welchen das Heizelement also ein Keramikheizelement ist, bis zu 1300 Grad Celsius.Glow plugs, also called glow plugs, are used for this purpose in a combustion chamber of the internal combustion engine in question, which is preheated in the starting phase, usually as part of a preheating system. The temperature of a heating element of such glow plugs in metal glow plugs reaches approximately 1000 degrees Celsius, in ceramic glow plugs, in which the heating element is therefore a ceramic heating element, up to 1300 degrees Celsius.

Durch die hohen erreichbaren Temperaturen bei Keramikheizelementen können Kaltstarts von Dieselfahrzeugen verbessert werden, wobei insbesondere ein besonders ruhiger Kaltleerlauf erzielt werden kann. Zusätzlich dienen derartige Glühstiftkerzen mit Keramikheizelementen zur Emissionsverminderung sowie zur Stabilisierung der Verbrennung und unterstützen somit die Erfüllung gesetzlicher Abgasnorm.Due to the high temperatures that can be achieved with ceramic heating elements, cold starts of diesel vehicles can be improved, in particular a particularly quiet cold idling can be achieved. In addition, glow plugs of this type with ceramic heating elements serve to reduce emissions and stabilize combustion and thus support the fulfillment of statutory exhaust gas standards.

Als so genannte Fahrzeuglebensdauerkomponente ermöglichen Glühstiftkerzen auch anspruchsvolle Glühkonzepte, zum Beispiel durch ein Nachglühen bei einer Überlagerung mit einer Motor-Start-Stopp-Funktion. Allerdings können derartige Keramikheizelemente, welche üblicherweise in Form von Keramikspitzen bei solchen Glühstiftkerzen ausgebildet sind, bei der Fertigung brechen oder auch Vorschädigungen aufweisen und beispielsweise nach einem Einbau in einem Verbrennungsmotor ausfallen und schlimmstenfalls sogar Motorschäden verursachen.As a so-called vehicle lifespan component, glow plugs also enable sophisticated glow concepts, for example by afterglow when overlaid with an engine start-stop function. However, ceramic heating elements of this type, which are usually designed in the form of ceramic tips in such glow plugs, can break during production or also have previous damage and fail, for example, after installation in an internal combustion engine and, in the worst case, even cause engine damage.

Solche Keramikheizelemente weisen häufig einen zylindrischen Bereich und einen konischen Bereich auf, wobei insbesondere ein Übergang zwischen dem zylindrischen und dem konischen Bereich bruchgefährdet sein kann. Bei der Herstellung oder Handhabung solcher Keramikheizelemente kann es zu sporadischen Fehlern kommen. Ein Bruch beziehungsweise Riss in derartigen Keramikheizelementen kann beispielsweise durch eine äußere Kraft erzeugt werden, wie zum Beispiel durch ein fehlerhaftes Handling, eine starke Beanspruchung und dergleichen. Derartige Risse beziehungsweise Brüche in Keramikheizelementen können zum Ausfall der Glühstiftkerze führen. Insbesondere bei im Fahrbetrieb auftretenden Vibrationen und Temperaturwechseln kann eine fehlerhafte Glühstiftkerze in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors geraten. Ausfälle können bereits bei sehr geringen Laufleistungen von weniger als 1000 Kilometern auftreten.Ceramic heating elements of this type often have a cylindrical region and a conical region, it being possible in particular for a transition between the cylindrical and the conical region to be prone to breakage. Sporadic errors can occur when manufacturing or handling such ceramic heating elements. A break or crack in such ceramic heating elements can be generated, for example, by an external force, such as, for example, incorrect handling, heavy use and the like. Such cracks or breaks in ceramic heating elements can lead to failure of the glow plug. A faulty glow plug can get into the combustion chamber of the internal combustion engine, particularly when vibrations and temperature changes occur during driving. Failures can occur even with very low mileage of less than 1000 kilometers.

Die DE 10 2013 220 971 A1 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Testen einer Zündkerze, die in einer Brennkraftmaschine montiert werden kann, wobei insbesondere auch ein gerissener Keramikisolator detektiert werden kann. Die Zündkerze wird mithilfe eines Hochspannungssignals auf einen Riss im besagten Keramikisolator überprüft.The DE 10 2013 220 971 A1 shows a device and a method for testing a spark plug that can be mounted in an internal combustion engine, wherein in particular a cracked ceramic insulator can also be detected. The spark plug is checked for a crack in the ceramic insulator using a high-voltage signal.

Die EP 3 163 173 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Glühstifts. Dabei werden Proben aus einer Serie von Glühstiften entnommen und deren Isolatoren getestet.The EP 3 163 173 A1 shows a method for producing a glow plug. Samples are taken from a series of glow plugs and their insulators tested.

Die DE 10 2013 226 735 A1 zeigt einen Prüfstand und ein Verfahren zur Bestimmung eines thermischen Verhaltens einer Zündkerze. Es werden physikalische Eigenschaften der Zündkerze in einer dafür vorgesehenen Apparatur geprüft.The DE 10 2013 226 735 A1 shows a test bench and a method for determining a thermal behavior of a spark plug. The physical properties of the spark plug are checked in a dedicated device.

Die CN 106932159 A beschreibt ein Verfahren, bei welchem durch Anlegen einer Hochspannung an Keramikbauteilen Leckstellen und Risse ermittelt werden, wobei überprüft wird, ob ein Spannungsdurchschlag erfolgt.The CN 106932159 A describes a method in which leaks and cracks are determined by applying a high voltage to ceramic components, it being checked whether a voltage breakdown occurs.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache und zuverlässige Rissprüfung an einem Keramikheizelement für eine Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen.It is the object of the present invention to enable a particularly simple and reliable crack test on a ceramic heating element for a glow plug for an internal combustion engine of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Überprüfen und Herstellen einer ein Keramikheizelement aufweisenden Glühstiftkerze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for checking and producing a glow plug having a ceramic heating element with the features of claim 1. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überprüfen und Herstellen einer ein Keramikheizelement aufweisenden Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs wird vor einem Fertigstellen der Glühstiftkerze an dem Keramikheizelement oder an einem Vorprodukt des Keramikheizelements zur Rissprüfung eine Hochspannung angelegt und durch eine Messung der angelegten Hochspannung überwacht, ob ein Spannungsdurchschlag erfolgt.In the method according to the invention for checking and producing a glow plug having a ceramic heating element for an internal combustion engine of a motor vehicle, before the glow plug is finished, a high voltage is applied to the ceramic heating element or to a preliminary product of the ceramic heating element for crack testing and monitored by measuring the applied high voltage to determine whether a voltage breakdown has occurred he follows.

Erfindungsgemäß erfolgt also eine Rissprüfung am Keramikheizelement durch Anlegen einer Hochspannung. Üblicherweise spricht man von einer Hochspannung, wenn die Spannung über 1000 Volt liegt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, Mikrorisse im Keramikheizelement, insbesondere in Form von Vorbeschädigungen, zu detektieren. Die Rissprüfung erfolgt also mittels einer Durchschlagfestigkeitsmessung und zwar vor dem Fertigstellen und somit vor dem Einbauen des Keramikheizelements in der restlichen Glühstiftkerze. Erfolgt beispielsweise die Fertigstellung der Glühstiftkerze an anderer Stelle oder auch durch eine andere Firma als die eigentliche Herstellung des Keramikheizelements, so kann die Rissprüfung am Keramikheizelement beispielsweise schon durch einen Lieferanten durchgeführt werden. According to the invention, a crack test is therefore carried out on the ceramic heating element by applying a high voltage. Usually one speaks of a high voltage if the voltage is above 1000 volts. The method according to the invention makes it possible to detect microcracks in the ceramic heating element, in particular in the form of pre-damage. The crack test is therefore carried out by means of a dielectric strength measurement, namely before completion and thus before the ceramic heating element is installed in the remaining glow plug. If, for example, the glow plug is completed at another location or by another company than the actual manufacture of the ceramic heating element, the crack test on the ceramic heating element can already be carried out by a supplier, for example.

Ohne Beschädigungen, insbesondere Risse, weist ein intaktes Keramikheizelement eine höherer Durchschlagsspannung auf als ein Keramikheizelement, welches Risse aufweist. Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis führt das erfindungsgemäße Verfahren die Rissprüfung durch Anlegung der Hochspannung am betreffenden Keramikheizelement durch. Die angelegte Hochspannung muss einfach nur überwacht werden, um zu erkennen, ob ein Spannungsdurchschlag erfolgt. Dieser Spannungsdurchschlag ist beispielsweise daran zu erkennen, dass die angelegte Hochspannung schlagartig abfällt, was mit einer entsprechenden Messeinrichtung überwacht und gemessen werden kann. Dies ist ein zuverlässiger Hinweis darauf, dass ein Spannungsdurchschlag aufgrund eines oder mehrerer Risse am Keramikheizelement erfolgt ist.Without damage, in particular cracks, an intact ceramic heating element has a higher breakdown voltage than a ceramic heating element which has cracks. Taking advantage of this knowledge, the method according to the invention carries out the crack test by applying the high voltage to the ceramic heating element in question. The high voltage applied simply has to be monitored to see whether a voltage breakdown occurs. This voltage breakdown can be recognized, for example, from the fact that the applied high voltage drops suddenly, which can be monitored and measured with an appropriate measuring device. This is a reliable indication that a voltage breakdown has occurred due to one or more cracks in the ceramic heating element.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auf einfache und zuverlässige Weise möglich, Risse, insbesondere Mikrorisse, ganz allgemein Vorbeschädigungen, am Keramikheizelement zu detektieren. Dies kann wesentlich einfacher erfolgen als mittels Röntgenverfahren oder durch eine computertomografische Überprüfung. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren relativ einfach automatisierbar und günstiger als eine Ultraschallprüfung oder eine Röntgen- beziehungsweise computertomografische Überprüfung.By means of the method according to the invention, it is possible in a simple and reliable manner to detect cracks, in particular microcracks, in general pre-damage, on the ceramic heating element. This can be done much more easily than using an X-ray method or a computer tomographic check. In addition, the method according to the invention can be automated relatively easily and is cheaper than an ultrasound test or an X-ray or computer tomographic check.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass falls ein Spannungsdurchschlag ermittelt wird, zumindest ein rissbehafteter Teil des Keramikheizelements oder des Vorprodukts des Keramikheizelements durch ein anderes Teil ausgetauscht wird. Wird also ein Riss am Keramikheizelement oder am Vorprodukt, aus welchem das Keramikheizelement hergestellt werden kann, ermittelt, so wird zumindest der rissbehaftete Teil des Keramikheizelements beziehungsweise Vorprodukts durch ein anderes Teil ausgetauscht. So kann sichergestellt werden, dass kein rissbehaftetes Keramikheizelement letztlich in der betreffenden Glühstiftkerze eingebaut wird. Bevor das Austauschteil, also ein anderes Keramikheizelement oder ein anders Vorprodukt, aus welchem das Keramikheizelement herzustellen ist, in der Glühstiftkerze verbaut wird, kann dieses Teil ebenfalls der Rissprüfung durch Anlegung und Überwachung der Hochspannung unterzogen werden.An advantageous embodiment of the invention provides that if a voltage breakdown is determined, at least a cracked part of the ceramic heating element or the preliminary product of the ceramic heating element is replaced by another part. If a crack is determined on the ceramic heating element or on the preliminary product from which the ceramic heating element can be produced, then at least the cracked part of the ceramic heating element or preliminary product is replaced by another part. This ensures that no cracked ceramic heating element is ultimately installed in the glow plug in question. Before the replacement part, i.e. another ceramic heating element or another preliminary product from which the ceramic heating element is to be produced, is installed in the glow plug, this part can also be subjected to the crack test by applying and monitoring the high voltage.

Die Erfindung sieht zudem vor, dass das Keramikheizelement aus einem Hauptkörper, welcher einen Außenleiter aufweist, und einer Heizkappe, welche einen mit dem Außenleiter verbindbaren Innenleiter aufweist, hergestellt wird, wobei der Hauptkörper der Rissprüfung unterzogen wird, bevor die Heizkappe am Hauptkörper angebracht wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass falls ein Spannungsdurchschlag ermittelt wird, der rissbehaftete Hauptkörper durch einen anderen Hauptkörper ausgetauscht wird. So ist es bereits möglich, noch vor Fertigstellung des Keramikheizelements Risse am Hauptkörper des Keramikheizelements zu erkennen. Im Fehlerfall, also wenn der besagte Hauptkörper rissbehaftet sein sollte, kann dieser einfach gegen einen anderen Hauptkörper ausgetauscht werden, noch bevor die Heizkappe am Hauptkörper angebracht wird. So können fehlerhafte Teile in Form von rissbehafteten Hauptkörpern bereits bei der Herstellung des Keramikheizelements detektiert und ausgetauscht werden. Die als Austauschteile dienenden Hauptkörper können ebenfalls wiederum der erfindungsgemäßen Rissprüfung unterzogen werden, bevor die Heizkappe dann am ausgetauschten Hauptkörper angebracht wird. Genauso ist es auch möglich, beispielsweise die Rissprüfung an der Heizkappe oder der Heizkappe und am Hauptkörper vorzunehmen.The invention also provides for the ceramic heating element to be produced from a main body which has an outer conductor and a heating cap which has an inner conductor which can be connected to the outer conductor, the main body being subjected to the crack test before the heating cap is attached to the main body. In particular, it is provided that if a voltage breakdown is determined, the main body with cracks is replaced by another main body. It is thus already possible to detect cracks on the main body of the ceramic heating element before the ceramic heating element is finished. In the event of a fault, that is to say if the said main body is cracked, it can simply be exchanged for another main body even before the heating cap is attached to the main body. In this way, defective parts in the form of cracked main bodies can be detected and replaced during the manufacture of the ceramic heating element. The main bodies serving as replacement parts can in turn also be subjected to the crack test according to the invention before the heating cap is then attached to the replaced main body. It is also possible to carry out the crack test on the heating cap or the heating cap and on the main body, for example.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Heizkappe mittels eines Spritzgussverfahrens am Hauptkörper angebracht wird. Dadurch kann die Heizkappe auf besonders einfache Weise bei besonders großen Stückzahlen an den betreffenden Hauptkörpern angebracht werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the heating cap is attached to the main body by means of an injection molding process. As a result, the heating cap can be attached to the relevant main bodies in a particularly simple manner in the case of particularly large quantities.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Keramikheizelement aus einem Grünling hergestellt wird, welcher gesintert und danach in eine Endkontur des Keramikheizelements geschliffen wird, wobei die Rissprüfung am Grünling vorgenommen und falls ein Spannungsdurchschlag ermittelt wird, der rissbehaftete Grünling durch einen anderen Grünling ausgetauscht wird. Als Grünling oder Grünkappe bezeichnet man in der Keramik und bei der Herstellung von Sinterwerkstoffen beziehungsweise Werkstücken einen ungebrannten beziehungsweise ungesinterten Rohling, der sich noch leicht bearbeiten lässt. Bei dem Grünling kann es sich beispielsweise um gepresstes Keramikpulver handeln, welches beim Brennen zu Kohlenstoff karbonisiert. Die Rissprüfung kann also noch vor dem sintern des Grünlings an diesem vorgenommen werden, indem an diesem die Heizkappe angelegt und im Hinblick auf einen eventuellen Spannungsdurchschlag überprüft wird. So können bereits sehr frühzeitig bei der Herstellung des Keramikheizelements Vorbeschädigungen in Form von Rissen detektiert werden. Die weiteren Herstellungsschritte zur Fertigstellung des Keramikheizelements können also eingespart werden, falls bereits am Grünling ein Riss detektiert wird. Dies spart Kosten und unnötige Fertigungsschritte am eventuell bereits defekten Grünling ein.A further advantageous embodiment of the invention provides that the ceramic heating element is produced from a green body, which is sintered and then ground into an end contour of the ceramic heating element, the crack test being carried out on the green body and, if a voltage breakdown is determined, the cracked green body by another green body is exchanged. In green ceramics and in the production of sintered materials or workpieces, a green body or green cap is an unburned or unsintered blank that is still easy to machine. The green compact can, for example, be pressed ceramic powder act which carbonizes to carbon when burned. The crack test can therefore be carried out on the green body before it is sintered, by placing the heating cap on it and checking for a possible voltage breakdown. In this way, pre-damage in the form of cracks can be detected very early in the production of the ceramic heating element. The further production steps for the completion of the ceramic heating element can therefore be saved if a crack is already detected on the green compact. This saves costs and unnecessary production steps on the already defective green body.

Eine Vorrichtung zum Durchführen einer Rissprüfung während der Herstellung einer Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ist dazu ausgelegt, zur Rissprüfung eine Hochspannung an einem Keramikheizelement oder einem Vorprodukt des Keramikheizelements anzulegen und die angelegte Hochspannung zur Detektion eines Spannungsdurchschlags zu messen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt anzusehen, wobei die Vorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.A device for carrying out a crack test during the manufacture of a glow plug for an internal combustion engine of a motor vehicle is designed to apply a high voltage to a ceramic heating element or a preliminary product of the ceramic heating element for the crack test and to measure the applied high voltage to detect a voltage breakdown. Advantageous refinements of the method according to the invention are to be regarded as advantageous refinements of the device according to the invention and vice versa, the device in particular having means for carrying out the method steps.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of Leaving invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine Perspektivansicht einer Glühstiftkerze für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, wobei die Glühstiftkerze einmal in einer teilweise geschnittenen und einmal in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist;
2 eine Seitenschnittansicht eines Keramikheizelements der Glühstiftkerze;
3 eine Detailansicht des Keramikheizelements; und in
4 eine schematische Darstellung eines Messaufbaus zur Rissprüfung am Keramikheizelement.

The drawing shows in:

1 a perspective view of a glow plug for an internal combustion engine of a motor vehicle, the glow plug being shown once in a partially sectioned and once in an exploded view;
2nd a sectional side view of a ceramic heating element of the glow plug;
3rd a detailed view of the ceramic heating element; and in
4th a schematic representation of a measurement setup for crack testing on the ceramic heating element.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.In the figures, identical or functionally identical elements have been provided with the same reference symbols.

Eine Glühstiftkerze 10 für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ist in 1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht und in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Glühstiftkerze 10 kann insbesondere bei Dieselfahrzeugen eingesetzt werden, um einen Brennraum des Dieselmotors vorzuheizen. Die Glühstiftkerze 10 umfasst ein Keramikheizelement 12 in Form eines Keramikpins. Das Keramikheizelement 12 ist teilweise von einer Schutzhülse 14 umgeben und in diese eingesteckt, wobei das Keramikheizelement 12 mit einem Innenpolkopf 16 kontaktiert ist. Des Weiteren umfasst die Glühstiftkerze 10 einen Innenpol 18, welcher in einen Steckanschluss 20 der Glühstiftkerze 10 mündet. Des Weiteren weist die Glühstiftkerze 10 noch ein Gehäuse 21 auf, in welchem die zuvor erwähnten Elemente 12, 14, 16, 18, 20 zumindest zum Teil eingebaut sind.A glow plug 10th for an internal combustion engine of a motor vehicle is in 1 shown in a partially sectioned view and in an exploded view. The glow plug 10th can be used in particular in diesel vehicles to preheat a combustion chamber of the diesel engine. The glow plug 10th comprises a ceramic heating element 12 in the form of a ceramic pin. The ceramic heating element 12 is partly from a protective sleeve 14 surrounded and inserted into this, the ceramic heating element 12 with an inner pole head 16 is contacted. The glow plug also includes 10th an inner pole 18th which in a plug connection 20th the glow plug 10th flows. Furthermore, the glow plug has 10th another housing 21st in which the aforementioned elements 12 , 14 , 16 , 18th , 20th are at least partially installed.

In 2 ist das Keramikheizelement 12 in einer Seitenschnittansicht gezeigt. Das Keramikheizelement 12 umfasst einen Hauptkörper 22 und eine Heizkappe 24, die mit dem Hauptkörper 22 verbunden ist.In 2nd is the ceramic heating element 12 shown in a side sectional view. The ceramic heating element 12 includes a main body 22 and a heating cap 24th that with the main body 22 connected is.

In 3 ist das Keramikheizelement 12 in einer geschnittenen Detailansicht gezeigt. In der vorliegenden Darstellung sind ein Außenleiter 26 am Hauptkörper 22 sowie ein Innenleiter 28 der Heizkappe 24 gekennzeichnet. Des Weiteren weist das Keramikheizelement 12 noch einen Isolator 30 auf. Das Keramikheizelement 12 umfasst also den Hauptkörper 22, welcher den Außenleiter 26 aufweist, sowie die Heizkappe 24, die den mit dem Außenleiter 26 verbindbaren Innenleiter 28 aufweist. Der Hauptkörper 22 bildet eine Art keramisches Koaxialkabel, wobei die Heizkappe 24 eine eigentliche Heizzone bildet, welche in einen Verbrennungsraum eines Zylinders eines Verbrennungsmotors hinein ragt. Der Hauptkörper 22 kann beispielsweise durch Koextrusion hergestellt werden, wobei die Heizkappe 24 durch Spritzguss hergestellt und mit dem Hauptkörper 22 verbunden werden kann. Eine Verdichtung während der Herstellung des Keramikheizelements 12 kann beispielsweise durch Gasdrucksinterung erfolgen.In 3rd is the ceramic heating element 12 shown in a sectional detail view. In the present illustration there is an outer conductor 26 on the main body 22 as well as an inner conductor 28 the heating cap 24th featured. Furthermore, the ceramic heating element 12 another isolator 30th on. The ceramic heating element 12 So includes the main body 22 which is the outer conductor 26 has, as well as the heating cap 24th that the one with the outer conductor 26 connectable inner conductor 28 having. The main body 22 forms a kind of ceramic coaxial cable, the heating cap 24th forms an actual heating zone which projects into a combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine. The main body 22 can be made, for example, by coextrusion, with the heating cap 24th made by injection molding and with the main body 22 can be connected. A compression during the production of the ceramic heating element 12 can be done, for example, by gas pressure sintering.

In 4 ist eine Vorrichtung 32 zur Rissprüfung am Keramikheizelement 12 schematisch gezeigt. Während der Herstellung der Glühstiftkerze 10 kann das Keramikheizelement 12 noch vor dem Einbau der restlichen Glühstiftkerze 10 mittels der Vorrichtung 32 einer Rissprüfung unterzogen werden. Vor dem Fertigstellen der Glühstiftkerze 10 wird das Keramikheizelement 12 auf Risse untersucht. Dabei kann die Rissprüfung mittels der Vorrichtung 32 an dem fertiggestellten Keramikheizelement 12, besonders bevorzugt aber an einem Vorprodukt des Keramikheizelements 12 durchgeführt werden. Mittels der Vorrichtung 32 wird dafür eine Hochspannung am Keramikheizelement 12 oder einem Vorprodukt, aus welchem das Keramikheizelement 12 noch hergestellt wird, angelegt und durch eine Messung der angelegten Hochspannung überwacht, ob ein Spannungsdurchschlag erfolgt.In 4th is a device 32 for crack testing on the ceramic heating element 12 shown schematically. During the manufacture of the glow plug 10th can the ceramic heating element 12 even before installing the remaining glow plug 10th by means of the device 32 be subjected to a crack test. Before finishing the glow plug 10th becomes the ceramic heating element 12 examined for cracks. The crack test can be carried out using the device 32 on the finished ceramic heating element 12 , but particularly preferably on a preliminary product of the ceramic heating element 12 be performed. By means of the device 32 there is a high voltage on the ceramic heating element 12 or a preliminary product from which the ceramic heating element 12 is still manufactured, applied and monitored by measuring the applied high voltage whether a voltage breakdown occurs.

Ein Diagramm 34 ist schematisch ebenfalls in 4 dargestellt, in welchem ein Spannungsverlauf der angelegten Hochspannung über der Zeit schematisch dargestellt ist. An einem bestimmten Punkt 36 erfolgt ein Spannungseinbruch, welcher den besagten Spannungsdurchschlag am Keramikheizelement 12 beziehungsweise an einem Vorprodukt des Keramikheizelements 12 charakterisiert.A diagram 34 is also schematically in 4th shown in which a voltage curve of the applied high voltage over time is shown schematically. At some point 36 there is a voltage dip, which causes said voltage breakdown on the ceramic heating element 12 or on a preliminary product of the ceramic heating element 12 characterized.

Denn falls das zu überprüfende Keramikheizelement 12 beziehungsweise Vorprodukt des Keramikheizelements 12 einen oder mehrere Risse aufweist, treten an diesen rissbehafteten Stellen ab einer gewissen angelegten Spannung Spannungsdurchschläge auf. Das hat damit zu tun, dass die Durchschlagsspannung beim keramischen Werkstoff des Keramikheizelements 12 beziehungsweise Vorprodukts des Keramikheizelements 12 höher ist als bei Luftspalten. Mittels der Vorrichtung 32 ist es also auf einfache und zuverlässige Weise möglich, Vorschädigungen am Keramikheizelement 12 beziehungsweise Vorprodukt des Keramikheizelements 12 in Form von Mikrorissen und Rissen ganz allgemein zu detektieren.Because if the ceramic heating element to be checked 12 or preliminary product of the ceramic heating element 12 has one or more cracks, voltage breakdowns occur at these crack-prone locations from a certain applied voltage. This has to do with the breakdown voltage in the ceramic material of the ceramic heating element 12 or preliminary product of the ceramic heating element 12 is higher than for air gaps. By means of the device 32 it is therefore possible in a simple and reliable way to pre-damage the ceramic heating element 12 or preliminary product of the ceramic heating element 12 to be detected in the form of microcracks and cracks in general.

Falls ein Spannungsdurchschlag ermittelt wird, kann beispielsweise das gesamte Keramikheizelement 12 oder Vorprodukt des Keramikheizelements 12 ausgetauscht werden, sodass diese gar nicht erst in der restlichen Glühstiftkerze 10 eingebaut wird. Diese Rissprüfung kann beispielsweise auch bei einem Produzenten des Keramikheizelements 12 erfolgen, sodass dieser bereits während der eigentlichen Herstellung des Keramikheizelements 12 Schlechtteile, also rissbehaftete Teile, aussortieren kann.If a voltage breakdown is determined, the entire ceramic heating element can, for example 12 or intermediate product of the ceramic heating element 12 be replaced so that they do not even appear in the rest of the glow plug 10th is installed. This crack test can also be carried out, for example, by a manufacturer of the ceramic heating element 12 take place so that this already during the actual production of the ceramic heating element 12 Can sort out bad parts, i.e. parts with cracks.

Beispielsweise ist es möglich, die besagte Rissprüfung unter Anlegung der Hochspannung am Hauptkörper 22 des Keramikheizelements 12 durchzuführen, und zwar noch bevor die Heizkappe 24 am Hauptkörper 22 angebracht worden ist. Falls dabei ein Spannungsdurchschlag ermittelt wird, kann der rissbehaftete Hauptkörper 22 durch einen anderen Hauptkörper 22 ausgetauscht werden.For example, it is possible to carry out the said crack test by applying the high voltage to the main body 22 the ceramic heating element 12 before the heating cap 24th on the main body 22 has been attached. If a voltage breakdown is determined, the cracked main body can 22 through another main body 22 be replaced.

Das Keramikheizelement 12 kann beispielsweise aus einem Grünling hergestellt werden, welcher gesintert und danach in eine Endkontur des Keramikheizelements 12 geschnitten wird. In dem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rissprüfung am Grünling, also am Vorprodukt, aus welchem das Keramikheizelement 12 hergestellt wird, vorgenommen wird. wenn bereits am Grünling Risse detektiert werden, kann ein nachgelagerter Sintervorgang und Schleifvorgang eingespart werden. Wird also im Zuge der Rissprüfung am Grünling ein Spannungsdurchschlag ermittelt, kann der rissbehaftete Grünling aussortiert und durch einen anderen Grünling ausgetauscht werden.The ceramic heating element 12 can be produced, for example, from a green body, which is sintered and then into an end contour of the ceramic heating element 12 is cut. In this case, it is particularly advantageous if the crack test on the green body, that is to say on the preliminary product from which the ceramic heating element is made 12 is made, is made. If cracks are already detected on the green compact, a subsequent sintering and grinding process can be saved. If a voltage breakdown is determined in the course of the crack test on the green compact, the cracked green compact can be sorted out and replaced by another green compact.

Die Vorrichtung 32 kann einen relativ einfachen Aufbau aufweisen, wobei mittels des erläuterten Verfahrens eine besonders einfache und zuverlässige Rissdetektion an Keramikheizelementen 12 für Glühstiftkerzen durchgeführt werden kann. Insbesondere ermöglicht die beschriebene Rissprüfung eine schnellere Prüfung als beispielsweise bei einer Widerstandsprüfung oder Ultraschallprüfung. Schäden an Glühstiftkerzen 10 aufgrund defekter Keramikheizelemente 12 können so zuverlässig verhindert werden.The device 32 can have a relatively simple structure, with the method explained a particularly simple and reliable crack detection on ceramic heating elements 12 can be done for glow plugs. In particular, the described crack test enables a faster test than, for example, a resistance test or an ultrasonic test. Damage to glow plugs 10th due to defective ceramic heating elements 12 can be reliably prevented.

Claims

Method for checking and producing a glow plug (10) having a ceramic heating element (12) for an internal combustion engine of a motor vehicle, in which a high voltage for crack testing prior to completion of the glow plug (10) on the ceramic heating element (12) or a preliminary product of the ceramic heating element (12) is applied and monitored by measuring the high voltage applied to determine whether a voltage breakdown occurs, the ceramic heating element (12) comprising a main body (22) which has an outer conductor (26) and a heating cap (24) which connects one to the outer conductor ( 26) has connectable inner conductor (28), the main body (22) being subjected to the crack test before the heating cap (24) is attached to the main body (22).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that if a voltage breakdown is determined, at least a cracked part of the ceramic heating element (12) or the preliminary product is replaced by another part.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that if a voltage breakdown is determined, the cracked main body (22) is replaced by another main body (22).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating cap (24) is attached to the main body (22) by means of an injection molding process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Ceramic heating element (12) is produced from a green compact, which is sintered and then ground into an end contour of the ceramic heating element (12), the crack test being carried out on the green compact and, if a voltage breakdown is determined, the cracked green compact is replaced by another green compact.